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静电纺技术构筑直接甲醇燃料电池催化层的应用研究 中文摘要 中文摘要 直接甲醇燃料电池(DMFC) 由于其能量密度高、低污染以及结构简便易于实现 甲醇的存储，有望成为新一代便携式电子设备电源。膜电极集合体(MEA)作为燃 料电池的核心部件，直接影响电池的性能。 本研究主要通过静电纺技术构筑纳米纤维网络结构 Nafion/催化剂/ C ，将其作 为 MEA 的催化层得到纳米有序的MEA ，主要的研究内容如下： (1) 通过调节静电纺的参数(如电压、距离和纺丝液的流速)和配制不同配比的 静电纺液，来制备具有催化剂良好分布的纳米纤维结构，静电纺条件：静电纺的 电压为 16-18 kV ，针头到接收器的距离为 15 cm，纺丝液的流速为 0.15 mL -1， 纺丝液的配比为 PtRu/C:Nafion :PVA=71/9:14:6 条件下可以制备出催化剂良好分布 的纳米纤维。 (2) 将制备的 PtRu/C/Nafion 纤维作为直接甲醇燃料电池的催化层，制备成膜 电极。当膜电极的阳极催化层采用此纤维机构，并且载量降低到 1.0 mg cm-2 时， 直接甲醇燃料电池的最大功率密度还可以达到 33.0 mW cm-2 ，跟传统的膜电极阳 极载量为 2.0 mg cm-2 时的最大功率密度相当。 (3) 通过调节静电纺的参数(如电压、距离和纺丝液的流速)和配制不同配比的 静电纺液，来制备具有碳颗粒良好分布的纳米纤维结构，并在纤维表面通过溶液 法沉积上 Pt 催化剂，静电纺条件：静电纺的电压为 16-18 kV ，针头到接收器的距 离为 15 cm，纺丝液的流速为 0.15 mL -1，纺丝液的配比为 C ：Nafion ：PVA=8 ： 7 ：3，溶液法沉积Pt 后纤维表面变得粗糙。 (4) 静电纺技术制备纳米纤维结构的 Pt/C NF ，结果表明：通过Na PtCl 溶液 2 6 中加入PVP 的聚合物配成纺丝液，纺丝液的推进速度是0.05 mL -1，针头到接收 器的距离是 15 cm、电压是 18-20 kV ，可以得到PVP/ Na PtCl 的纤维结构，然后 2 6 360 °C/2 高温处理，40 °C/2 氮氢混合气还原，可以到纳米纤维结构的 Pt/C NF, I 中文摘要 静电纺技术构筑直接甲醇燃料电池催化层的应用研究 Pt 的颗粒大小大概为 6 nm 。 关键词：纳米纤维网络； 静电纺丝；利用率； 膜电极； 直接甲醇燃料电池 作 者：陈 鹏 指导老师：郑军伟 静电纺技术构筑直接甲醇燃料电池催化层的应用研究